Способ получения бикарбоната щелочного металла

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 7/16; С 25 В 1/ 4 И 4 с,.;93 44.1 ЕТЕН ЛЬСТВ МУ СВИ М,Я,ф А.Кра глова шин,нинниковД.Шиллер,В.С.Боввен,А.Е.Преснов Н.Ф,Осетипо одионов,Ремороинаордена Ленина ирасного Знаменический институтва88,8) видетельство СССР 0 7/16, 1963.Н,С Крашенин.С. Переработка цинированную е продукты с по- "Калийная промыш, с, 8-11,гани ческого нения берут гексаметиле мин,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ И(72) А.В.Львов, Г.С.Соловьев, С. Т.С,Греф, А,В,Бе Б,А,Ильин, В,Н.А Л.И.Юрков, А,И,Р В,Н,Барыбин, Б,С ров и И.И.Касатк (71) Московский дена Трудового К химико-технологи им. Д.И.Менделее (53) 661,7.035(0(56) 1. Авторскоейф 126407, кл. С 012, Торочешниковников С,А, и Грефсильвинитов на калсоду потад и другмощью ГМИ. Реф, сбленность, 19808010478 5(54)(57)1 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИКАРБОНАТА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА, включающий карбониэацию смеси раствора хлорида щелочного металла и органического аэотсодержащего соединения отделение осадка продукта и обработку маточного раствора с возвратом продуктов обработки в цикл, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения потерь компонентов исходной смеси при одновременном исключении отходов и упрощения процесса, обрабатывают маточный раствор электрохимически в диафрагмен ном электролизере с катионообменной мембраной, подают маточный раствор в катодную камеру, раствор хлоридов щелочного металла - в анодную камеру, и раствор из катодной камеры направляют на карбониэацию,2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве оразотсодержащего соедигексаметиленимин или107835 Изобретение относится к усовершенствованию способа получения бикарбонатов щелочных металлов и может найти применение в химической промышленности.Известен способ получения бикарбонатов щелочных металлов с использованием при карбонизации органических производных аммиака - акцепторов хлористого водорода, включающий стадии смешения раствора хлоридов щелочных металлов и производных аммиака, карбонизации, отделения осадка бикарбонатов, обработки маточного раствора для регенерации производных аммиака и возвращения последних в цикл1 .Известен также способ получения бикарбоната щелочного металла, включающий карбонизацию смеси раствора 2 О хлорида щелочного металла и гексаметиленимина, отделение осадка продук" та и обработкой маточного раствора с возвратом продуктов обработки в цикл, 25В качестве акцептора хлористого водорода используется гексаметиленимин (ГМИ), хлорид щелочного металла К, йа) растворяют в водном растворе ГМИ и проводят карбонизацию с выделением бикарбоната натрия или калия. Процесс карбониэации протекает по реакцииЭ2)6- т - 3Маточный раствор после отделениябикарбоната К и йа содержит солянокислый и углекислый ГМИ, а такжехлориды, карбонаты щелочного металла. Полученный раствор нагревают,в результате чего происходит разложение углеаммонийных солей и удаление СО . После удаления 002 из маточного раствора проводятрегенерацию ГМИ, которая заключается впереводе хлоргидрата ГМИ в свободное состояние и извлечение его израствора, С этой целью на раствор действуют щелочным агентом - известковым молоком, под действием ко"орого протекает гидролиз соли ГМИ 2 СН ) ЯН НГ 1 Со(0 Н) - ф(СН ) ЯНСаС 1 +2 Н О (2) 20 вободный ГМИ экстрагируют трихлорэтитеном и отделяют Образовавшиеся органическую и водную Фазыдруг от друга. Водная Фаза представляет собой концентрированный растворСВС 12, а также содержит КВ,(йаС 1)и является малоиспользуемым ОтхоДОМ с0 рганическую Фазу разделяют путемотгонки трихлорэтилена и полученныйв виде 1(Щ-ого продукта ГМИ возвращают в цикл ( 2 ).Недостатками известного способаявляются большое количестве отходов,образующихся на стадии регенерации ГМИ, в Виде сильноминсрализованных растворов, которые препятствуют повторному использованию ВОды, а также оказывают Отрицательноевоздействие на экологическую обстановку в районе производства, многооперационность процесс и безвозвратные потери реагентов: ГМИ исолей щелочных металлов, уносимыхиэ процесса жидким отходом.Цель изобретения - уменьшениепотерь компонентов исходной смеси,исключение отходов и упрощение процесса,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получения бикарбоната щелочного металла,включающему карбонизацию смеси раствора хлорида щелочного металла иорганиеской азотсодержащего соединения, отделение осадка продуктаи обработку маточногс раствора с воэвратоМ продуктов обработки в цикл,обрабатывают маточный раствор электрохимически в диафрагменном электролиэере с катионнообменной мембраной, подают маточный растворв катодную камеру, раствор хлоридащелочного металла - в анодную камеру. и раствор из катодной камеоынаправляют на карбонизацию.8 качестве органического азотсодержащего соединения берут гексаметиленимин или гексаметилендиаминПо предлагаемому способу маточный раствор после отделения би карбоната направляют а катодное пространство электролизера, отделенного от анодного катионообменной мембраной, На катоде протекает разрядмолекул воды с выделением газообразного водорода и образованием ионов 0 Н 2 Н 20+2 е -+ НФ+20 Н 3)3 1048Накопление гидроксильных ионов способствует гидролизу солянокислых солей производных аммиака, используемых в качестве акцептора хлористого водорода на стадии карбониза 5 ции, и переводу их в свободное состояние.Одновременно из анодного пространства через катионообменную мембрану мигрируют катионы щелочного металла, переход которых осуществляется в количестве, эквивалентном отрегенерированному акцептору. Процесс электролиза таким образом обеспечивает в катодном пространстве 15 ,регенерацию производных аммиака и введение хлорида щелочного металла в количестве, неохбодимом для стадии карбонизации, В результате чего католит может быть непосредственно из электролиэера направлен на карбонизацию, что обеспечивает использование растворов в замкнутом цикле и устраняет потери реагентов. В анодном пространстве электролизера цирку лирует насыщенный раствор хлорида щелочного металла, что позволяет получить оптимальные условия для протекания на аноде реакции выделения хлор-газа с высоким выходом по току, а наличие селективной мембраны гарантирует чисеготу полученного продукта (С 12 ) . В качестве акцептора хлористого водорода в предлагаемом процессе35 может быть применен гексаметилендиамин (ГМД ), расход которого на единицу продукта ниже, чем ГМИ вследствие двухосновности ГМД. Таким образом, при реализации предлагаемого способа после проведения стадии карбонизации и отделения осадка бикарбоната щелочного металла раствор, содержащий солянокислую соль производных аммиака, направляют а катодную камеру электролизера, а котором происходит регенерация производных аммиака и накопление солей щелочного металла, после чего католит непосредственно возвра О щают в карбонизатор, В анодную область подается рассол хлоридоа щелочных металлов, где происходит разряд ионов хлора с образованием хлор-газа и перенос ионов щелочного 55 металла,в католит. По мере обеднения раствора анолит направляется на восполнение потерь солей и вновь воз 35 4вращается а анодное пространствоэлектролизера.П р и м е р 1. В качестве акцептора хлористого водорода на стадиикарбонизации используют гексаметиленимин. 660 мл 1004-ного ГМИ(9 г-экв/л) смешивают с 1000 мл насыщенного водного раствора НаС 1 сконцентрацией 5,3 г-экв/л и 140 млводы. Полученный раствор содержит3,3 г-экв/л ГМИ и 3 г-экв/л 14 аС 1.После карбонизации этого раст"вора до равновесия количество осажденного МаНСО составляет 2,64 г-экв/лсодержание общего хлора 2,9 г-экв/л.Образовавшуюся маточную жидкостьпомещают в катодное пространствоэлектролизера (бъемом 0,3 л),разделенного перфторированной катионообменной мембраной. В качестве анолита используют насыщенный раствор йаС 1, Анод изготовляютиэ титана, покрытого окислами рутения, катод - иэ стали 3В процессе электролиза осуществляют циркуляцию растворов в обоих пространствах и проводят его при плотноститока на катоде и аноде 14 А/дм иотемпературе 55 С. После пропускания количества электричества140 А ч/л степень превращения(СН 2)МН НС 1, в (СН 2)г 4 Н составляет100/, Выход по току свободного ГМИ853, выход по току хлора 994. Ка-толит содержит г 4 аС 1 в количестве2,5 г-экв/л.П р и м е р 2. Процесс ведутаналогично примеру 1, маточныйраствор содержит (СН )6 ЙН НС 13,9 г-экв/л. Процесс регенерациипроводят при плотности тока 8 А/дми температуре 40 С. После пропускаония количества электричества 165 А ч/лстепень превращения ГМИ составляет 100." . Выход по току имина 86,выход по току хлора 99/,П р и м е р 3. В качестве акцептора хлористого водорода на стадиикарбонизации используют гексамети лендиамин (ГМД). Исходный растворсодержит ГМД8 г-экв/л и КС 11,33 г-экв/л, После карбонизацииэтого раствора до равновесия количества осажденного КНСО з составляет 0,9 г-эка/л. Образовавшуюсяматочную жидкость помещают в катодное пространство электролизера, каки в примере . В качестве анолитаиспользуют насыщенный водный растСоставитель О,ЗобнинРедактор А,Химчук Техред С.Мигунова Корректор А,Повх Заказ 7845/22 Тираж 471 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,вор КС 1, Электролиз проводили при условиях: плотность тока 10 А/дм 2, температура 40 С. После пропуска- . ния 180 А ч/л степень превращения ГИД составляет 100, Выход по то ку ГИД 903,хлора 99. Католит содержит КС 1 в количестве 2,бб г-экв/л.П р и м е р 4. Процесс ведут аналогично примеру 3, маточный раствор содержит ГИД 2 НС 1 3,4 г-экв/л, КС 1 0,2 г"экв/л. Процесс регенерации проводят при плотности тока 14 А/дм, температура 40 С. После пропускания 140 А ч/л степень превращения ГИД составляет 100. Вы ход по току диамина 92, хлора 993, Католит содержит КС 1 2,6 г-экв/л.Изобретение позволяет исключить образование отходов на стадии регене рации производных аммиака и получить в качестве дополнительныхпродуктов газообразные хлор и водород, упростить процесс получениякарбонатов щелочных металлов путемсокращения числа операций в известковом способе и обеспечить замкнутый цикл водоиспользования, что сокращает также потери реагентов.Экономический эффект от включенияв способ стадии электрохимическойрегенерации производных аммиака составит только по сравнению с химическим методом 118 тыс, руб. в годпри использовании производных аммиака в производстве в количестве50 тыс. т, а с учетом предотвращения ущерба, приносимого отходами производства,более миллиона руб. в год.